济南铁路局经十路高层住宅项目结构设计要点分析

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铁路客站／房屋建筑・

济南铁路局经十路高层住宅项目结构设计要点分析

徐书晨

（中铁工程设计咨询集团有限公司济南设计院，济南２５００２２）

摘 要：济南铁路局经十路职工高层住宅项目为现浇钢筋混凝土剪力墙结构，以１号楼为例，从剪力墙布置、剪力

墙计算、剪力墙连梁设计等方面论述了剪力墙设计要点。结合设计及规范要求总结了需从规则性判断、整体稳定、

刚度比、嵌固端侧向刚度比、周期比、位移比等几个主要方面进行计算结果控制。基础采用桩筏基础。并结合工程

实际，采取了平面凹槽处增加连梁及厚板加强，电梯井、楼梯间周边楼板加厚，梁与墙相交处设扶壁柱，主楼与裙房

设置沉降后浇带等结构措施加强结构的整体性。

关键词：剪力墙结构；剪力墙设计；计算结果控制；桩筏基础；结构措施

中图分类号：ＴＵ３７５．４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４—２９５４（２０１３）０４—０１０５—０３

Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｈｉｇｈ－ｒｉｓｅ Ｒｅｓｉｄｅｎｃｅ Ｐｒｏｊｅｃｔ ｏｆ

ｊｉ’ｎａｎ Ｒａｉｌｗａｙ Ｂｕｒｅａｕ ａｔ Ｊｉｎｇｓｈｉ Ｒｏａｄ

ＸＵ Ｓｈｕ—ｔｈｅｎ

Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｊｉｎａｎ ２５００２２，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｓｈｅａｒ ｗａｌｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｒｅ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｈｉｇｈ—ｒｉｓｅ ｒｅｓｉｄｅｎｔｉａｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ ｏｆ

Ｊｉ’ｎａｎ Ｒａｉｌｗａｙ Ｂｕｒｅａｕ ａｔ Ｊｉｎｇｓｈｉ Ｒｏａｄ．Ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｎｏ．１ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒ ｅｘｐｏｕｎｄｓ ｔｈｅ

ｋｅｙ ｐｏｉｎｔｓ ｏｆ ｓｈｅａｒ ｗａｌｌ ｄｅｓｉｇｎ，ｆｒｏｍ ｓｏｍｅ ａｓｐｅｃｔｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｔｈｅ ｓｈｅａｒ ｗａｌｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ｓｈｅａｒ ｗａｌｌ

ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ｔｉｅ ｂｅａｍ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ．Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｄｅ，ａｎｄ

ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｕｍｍａｒｉｚｉｎｇ，ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒ ｐｏｉｎｔｓ ｏｕｔ ｔｈａｔ，ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｈｓ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ

ｓｏｍｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｔｈｅ ｒｅｇｕｌａｒｉｔｙ ｊｕｄｇｍｅｎｔ，ｇｌｏｂａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｒｉｇｉｄｉｔｙ ｒａｔｉｏ，ｌａｔｅｒａｌ ｒｉｇｉｄｉｔｙ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｆｉｘｅｄ

ｅｎｄ，ｐｅｒｉｏｄ ｒａｔｉｏ，ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｒａｔｉｏ ｅｔｃ．Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｐｉｌｅ—ｒａｆｔ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｉｓ ｅｍｐｌｏｙｅｄ．

Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｏ ｅｎｈａｎｃｅ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ，ｓｅｖｅｒａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｒｅ ａｄｏｐｔｅｄ，ｓｕｃｈ ａｓ ａｄｄｉｎｇ

ｔｉｅ ｂｅａｍｓ ａｔ ｔｈｅ ｇｒｏｏｖｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ ｐｌａｎｅ，ｔｈｉｃｋｅｎｉｎｇ ｔｈｅ ｆｌｏｏｒ ｓｌａｂｓ ａｒｏｕｎｄ ｔｈｅ ｅｌｅｖａｔｏｒ ｓｈａｆｔ ａｎｄ

ｔｈｅ ｓｔａｉｒｃａｓｅ，ｉｎｓｔａｌｌｉｎｇ ｂｕｔｔｒｅｓｓｅｓ ａｔ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ ｐｏｉｎｔ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｂｅａｍ ａｎｄ ｔｈｅ ｗａｌｌ，ａｎｄ ａｒｒａｎｇｉｎｇ

ｔｈｅ ｌａｔｅ—ｐｏｕｒｅｄ ｂａｎｄ ａｔ ｔｈｅ ｊｕｎｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｏｄｉｕｍｓ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｈｅａｒ ｗａｌｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｓｈｅａｒ ｗａｌｌ；ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｏｎ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔ；ｐｉｌｅ・ｒａｆｔ

ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ；ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ

１ 设计概况

等级底部加强区为Ｃ４０，其他为Ｃ３５，基础采用钢筋混

凝土桩筏结构，基础混凝土强度等级为Ｃ４０。见图１。

２剪力墙设计

济南铁路局经十路职工高层住宅项目为铁路局安

居重点工程，总建筑面积９１ ８００ ｍ ，包括４栋高层住

宅、地下车库及幼儿园等。其中１号楼地上２６层，地

下２层，地上总高７６．４ ｍ，２～４号楼地上２０层，地下

Ｉ层，地上总高５９．６ ｍ，层高２．８ ｍ。

２．１ 剪力墙布置（图２）

剪力墙结构是现代高层建筑中常用的结构形式之

一

，

以建筑物墙体作为竖向承重和抗侧力构件，是一种

高层住宅采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构形式，

抗震设防烈度为６度，基本加速度０．０５ｇ，设计分组为

第３组，抗震等级为４级。剪力墙、梁、板混凝土强度

收稿日期：２０１２—０８一Ｏｌ；修回日期：２０１２—０８—３１

作者简介：徐书晨（１９７９一），女，工程师，２００３年毕业于济南大学，工学

学士，Ｅ－ｍａｉｌ：ｈａｐｐｙｃｃｌ２１１＠１６３．ＣＯＢ。

能较好抵抗侧向力的结构体系。其平面布置宜遵循分

散、对称、双向布置的原则，应均匀布置在建筑物周边、

楼梯间、电梯问、平面形状变化较大部位，间距不宜过

大。纵横向剪力墙宜组成“Ｌ”形、“Ｔ”形等形式贯通建

筑物全高，避免一字形墙体。

本工程地下二层外墙厚度为３００ ｍｍ，内墙厚度为

１０５

铁道标准设计ＲＡＩＬＷＡＹ ＳＴＡＮＤＡＲＤ ＤＥＳＩＧＮ ２０１３（０４）

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图１ 高层住宅小区效果图

２５０ ｍｍ；地下一层外墙厚度为２５０ ｍｍ，内墙厚度为

２００ ｍｍ；地上墙体厚度为２００ ｍｍ。电梯间四周布置剪

力墙，一般墙肢长度大于８倍墙体厚度并设置翼缘。

根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（ＪＧＪ３—２０１０）

（以下简称《高规》）第４．２．２条，１号楼主体高度

７４．９ ｍ，属于对风荷载比较敏感的高层建筑，基本风压

按１．１倍采用，取值为０．５ ｋＮ／ｍ ，剪力墙布置时，分

户之间增设贯通剪力墙，以增强水平抗侧力能力。

ｒ ｆ 。 ］【ｆ 。 １］

Ｆ

ｆ ｎ Ｔ ｎ １ ｆ ｎ Ｔ １上ｆ ｎ Ｔ １ Ｊ

¨ ］［ｊ－ ¨ ］［ｊ－ ｕ ｕ

图２ １号楼标准层剪力墙布置（单位：ｍｍ）

２．２剪力墙计算

剪力墙结构是由一系列的竖向纵、横墙和平面楼

板组合在一起的空间盒子式结构体系。它所承受的荷

载除楼板传来的竖向荷载外，还有水平作用的地震荷

载及风荷载。

本工程采用ＰＫＰＭ—ＳＡＴＷＥ结构空间有限元设计

软件进行设计，剪力墙输入主要有２种方式，一是按墙

肢输入，墙肢之间设钢筋混凝土梁；另一种是直接输入

整片墙，然后在墙体开洞。经设计比较，采用第一种输

入方式更直观真实，墙肢问跨高比不小于５的钢筋混

凝土梁按框架梁设计，跨高比小于５的按连梁设计，即

在模块“特殊构件”里定义为两端铰接，仅贯通剪力墙

按照剪力墙开洞输入。

２。３剪力墙连梁设计

与剪力墙相连的梁称为连梁。连梁具有跨度小、

截面大等特点，作为一种耗能构件，连梁对承担竖向荷

载下的弯矩所占比例较小，在水平荷载作用下容易出

现剪切裂缝。因此，在竖向荷载作用下，连梁刚度不宜

折减，连梁支座弯矩的降低可通过支座弯矩调幅来解

决；在水平荷载作用下，连梁刚度可以折减，当风荷载

作用时，折减系数不宜小于０．８。

１０６ 铁道标准设计ＲＡＩＬＷＡＹ ＳＴＡＮＤＡＲＤ ＤＥＳＩＧＮ ２０１３（０４）

在本工程设计中，地震烈度为６度，为受风荷载控

制的高层建筑，对连梁采取刚度折减后，个别连梁仍出

现正截面受弯承载力或斜截面受剪承载力不足的现

象，采取了以下措施：增加剪力墙的厚度，即增加连梁

截面的宽度，以提高连梁的截面承载力；增加剪力墙数

量，以减少每片墙承担的水平力；加大洞口，以增加连

梁的跨度；减小连梁的截面高度，以降低连梁的刚度等

措施，使连梁内力符合截面设计的要求。

３主要计算结果控制

根据规范要求，以１号楼为例，计算结果控制主要

有以下方面。

（１）规则性判断：１号楼总长７８．５ ｍ，宽度最小处

为８．３ ｍ，Ｌ／Ｂ＝７８．５／８．３＝９．４＞６．０，为细腰形平面，根

据《高规》第３．４．３条判定为平面不规则，据《抗规》第

５．１．１条，应计入双向地震作用下的扭转影响。

（２）整体稳定控制：根据整体稳定及抗倾覆计算

结果，按照《高规》第５．４．４条判断整体稳定是否满足

要求。１号楼 向刚重比４．７２，ｙ向刚重比３．７１，大于

１．４，满足整体稳定要求。

（３）刚度比控制：根据《高规》第３．５．２条，楼层侧

向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的７０％或其

上相邻三层侧向刚度平均值的８０％，可通过结构设计

软件ＰＫＰＭ中的ＳＡＴＷＥ模块一“建筑结构总信息”一

“计算信息”中的ＲａｔＸ１、ＲａｔＹ１（ ，ｙ方向本层侧移刚

度与上一层相应侧移刚度７０％的比值或上三层平均

侧移刚度８０％的比值中之较小者）是否大于１判定。

本工程经计算，每一层的侧向刚度均满足规范要求。

（４）嵌固端侧向刚度比控制：本工程地下室顶板

作为嵌固端，根据《高规》第５．３．７条，当地下室顶板

作为上部结构嵌固部位时，地下室结构的楼层侧向刚

度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的２倍。可通

过ＳＡＴＷＥ模块一“建筑结构总信息”一“计算信息”中

地下室顶板所在标准层的ＲａｔＸ２，ＲａｔＹ２（ ，ｌ，方向本

层侧移刚度与上一层相应侧移刚度比值）是否大于

２判定。

（５）周期比控制：根据《高规》第３．４．５条，结构扭

转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之

比不应大于０．９。１号楼扭转为主的第一自振周期

１．６２２ ８ Ｓ，平动为主的第一自振周期２．４１６ ９ Ｓ，比值

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（即层间位移角）不应大于１／１ ０００。１号楼Ｙ＋５％偶

然偏心地震作用下，ｌ，方向最大位移比为１．１４，最大层

间位移比为１．１２，最大层间位移角为１／２ ７１５，满足要 墙窗台高程处，设置水平现浇钢筋｝昆凝土带。填充墙

求。其他地震作用类同，可通过ＳＡＴＷＥ模块一“位移

输出文件”进行判别。 ５．５ 主楼与裙房施工要求

４ 基础设计

本工程场地为适宜建造房屋的均匀地基，采用钻

孔灌注桩桩筏基础，桩径６００ ｍｍ，桩长２７ ｍ，置于全风 行沉降观测，待主楼封顶沉降稳定后再浇筑裙房部分，

化辉长岩内，入岩深度不小于１ ２００ ｍｍ，单桩承载力特 减少因不均匀沉降引起的构件开裂现象。

征值１ ６００ ｋＮ，筏板厚度１ ２００ ｍｍ，外挑长度１ ０００ ｍｍ，

采用ＰＫＰＭ．ＪＣＣＡＤ“桩筏、筏板有限元计算”。 本工程１号楼水平向总长７８．３５ ｍ，根据规范要

５结构措施

５．１ 平面凹槽处增加连梁及厚板加强

本工程ｌ号楼南侧分户之间平面有凹槽，凹人深

度４．８ ｍ，根据规范要求，当中央部分楼板有较大削弱

时，应加强楼板以及连接部位墙体的构造措施，设计

时，在外伸段每隔３层在凹槽处设置连接板，如图３所 目前，该项目主体结构已全部竣工。随着社会经

示，既能满足结构设计要求，又能满足建筑采光及立面 济的发展和人们生活水平的提高，高层剪力墙结构已

效果要求。

图３建筑平面形状示意

５．２ 电梯并、楼梯间周边楼板加厚

考虑电梯井、楼梯问开洞对结构的削弱影响，设计

时将周边楼板加厚至１２０ ｍｍ，并采用双层双向配筋等

措施加强。

５．３梁与墙相交处的处理

梁与墙在平面外相交时，主要有以下几种处理方

式：一是在梁支座处设扶壁柱或沿梁轴线方向布置剪

力墙；二是将支座处改为铰接；三是在支座处墙内设型

钢或暗柱，提高支座处墙体刚度。本工程设计时采用

的是第一种方法，利用建筑门垛作为墙体的扶壁柱，不

出现“一”字形墙体。

５．４后砌填充墙应加强构造措施

后砌填充墙作为非结构构件，不应忽视其构造措

施。填充墙应沿墙高每隔０．５ ｍ配置２４）６ ｍｍ拉结钢

筋与剪力墙拉结，每边伸入墙内不应少于５００ ｍｍ。楼

梯间、电梯间填充墙拉结筋通长设置；当墙长大于５ ｍ

时，墙顶与梁宜有拉结；墙长超过层高２倍时，宜设置

铁道标准没计ＲＡＩＬＷＡＹ ＳＴＡＮＤＡＲＤ ＤＥＳＩＧＮ ２０１３（０４）

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钢筋混凝土构造柱；墙高超过４ ｍ时，墙体半高宜设置

与端柱连接且全长贯通的钢筋混凝土水平系梁。填充

转角处及悬挑端，应设置钢筋混凝土构造柱。

根据施工工序，裙房在主楼施工完成后进行，利用

此时问差，在主楼上部施工时，梁板浇至相邻裙房第一

跨的１／３跨度处，并甩出裙房的梁板钢筋，并对主楼进

５．６解决剪力墙超长问题

求，现浇钢筋混凝土剪力墙结构室内伸缩缝最大间距

４５ ｍ，地下室墙体室内伸缩缝最大间距３０ ＩＴＩ，设计时

采用上部结构单元之间设置伸缩缝，地下结构设置

２道后浇带的措施来解决剪力墙超长的问题。

６ 结语

成为住宅建筑主要结构型式之一，结构设计应首先从

概念设计出发，把握全局，具体设计时应综合考虑多种

因素，既要满足建筑设计要求，达到预期的建筑效果，

又要通过合理的结构布置，精准的计算数据，严格的设

计把控达到设计的日臻完善。

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